[发明专利]一种压接式IGBT/FRD芯片的正面电极加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率器件技术领域，具体涉及一种压接式IGBT/FRD芯片的正面电极加工方法。

背景技术

全控型电力电子器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，由于其具备优越的门极控制功能、较低的通态损耗以及驱动电路简单等优点，广泛应用于大功率高压设备领域。全控型电力电子器件IGBT从封装形式来分主要包括压接式IGBT和焊接式IGBT，其中压接式IGBT相较于焊接式IGBT具备下述优点：

①：其内部引线采用压接方式接触连接，消除了绝大部分的焊接点，从而可以有效降低因功率循环和热循环发生焊接点开裂的故障率；

②：其可以实现双面散热，因而散热效率更高，可靠性更好；

③：易于串联，可以提高设备的电压等级；

④：其封装失效模式为短路模式，即在承受过电压击穿的过程中，压接式IGBT的内部引线和硅芯片形成共融导电合金，在其发射极与集电极之间形成短路；基于该短路模式压接式IGBT应用于直流输电工程时，即使任一个串联的压接式IGBT发生失效，其余冗余的压接式IGBT仍可以正常工作。

综上，基于压接式IGBT芯片的压接式功率模块能够广泛用于柔性直流输电和无功补偿技术领域，但是此时该压接式功率模块包含的压接式IGBT芯片和FRD芯片(Fast Recovery Diode)需要承受8～65kN的压力，这个压力将会对压接式IGBT芯片和FRD芯片的结构和电特性带来影响，从而降低压接式功率模块的可靠性。

目前解决压接式IGBT/FRD芯片承受压力的方法是在其正面电极上增加一层软金属，利用金属的延展性缓冲压接式IGBT/FRD芯片承受的压力。其中常规半导体工艺中在正面电极增加一层软金属主要包括两种工艺方法：

1、直接法

在正面电极上直接淀积厚金属，通过两次光刻和刻蚀完成，但是采用湿法刻蚀不易控制两层金属的厚度，因此工艺精度要求较高、不易实现。

2、间接法

在压接式IGBT/FRD芯片前道工艺完成后，利用金属掩膜版蒸镀，金属通过金属掩膜版的窗口到达衬底表面，在指定区域淀积形成厚金属电极。间接法虽然相较于直接法减少了一次光刻和刻蚀工艺，缩短了加工周期和成本，但是需要对现有设备进行改造，具体实施起来比较困难。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种压接式IGBT/FRD芯片的正面电极加工方法、一种压接式IGBT芯片、一种压接式FRD芯片及一种压接式功率模块。

第一方面，本发明中一种压接式IGBT/FRD芯片的正面电极加工方法的技术方案是：

所述正面电极包括第一金属层和第二金属层，所述正面电极加工方法包括：

在所述第一金属层上采用化学气相沉积方法形成第一薄膜层并对所述第一薄膜层刻蚀形成第一窗口；

对所述第一窗口处暴露出的所述第一金属层进行反溅刻蚀，去除所述第一金属层表面的氧化层并将其表面打毛糙；

将所述第二金属层溅射在所述第一金属层和第一薄膜层形成的组合结构的表面上，并对所述第二金属层进行刻蚀；

在所述第一薄膜层和第二金属层形成的组合结构的表面涂覆第二薄膜层，对所述第二薄膜层刻蚀形成用于焊接的第二窗口。

本发明进一步提供的优选技术方案为：所述对第一窗口处暴露出的第一金属层进行反溅刻蚀的厚度为50埃。

本发明进一步提供的优选技术方案为：所述在第一薄膜层和第二金属层形成的组合结构的表面涂覆第二薄膜层包括：

在所述组合结构的所有表面上旋转涂布所述第二薄膜层。

本发明进一步提供的优选技术方案为：所述第一金属层的厚度为4微米；所述第二金属层的厚度为3-8微米。

本发明进一步提供的优选技术方案为：所述第一薄膜层为SixNy薄膜层；所述第二薄膜层为聚酰亚胺薄膜层。

本发明进一步提供的优选技术方案为：所述第一薄膜层厚度为0.7微米；所述第二薄膜层的厚度为20微米。

第二方面，本发明中一种压接式IGBT芯片的技术方案是：

压接式IGBT芯片包括集电极电极、发射极电极和栅极电极，所述发射极电极采用上述一种压接式IGBT/FRD芯片的正面电极加工方法制造的正面电极。

第三方面，本发明中一种压接式FRD芯片的技术方案是：

所述压接式FRD芯片包括采用上述一种压接式IGBT/FRD芯片的正面电极加工方法制造的正面电极。